JP2018200979A - Capacitor - Google Patents

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信儀 藤川
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信儀 藤川
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Abstract

To provide a capacitor having high electrostatic capacitance and high withstand voltage.SOLUTION: A capacitor includes a capacitor body 1 in which a plurality of dielectric layers 5 and internal electrode layers 7 are alternately laminated, and the dielectric layer 5 includes a plurality of metal particles 13a which are spaced apart from the surface of the dielectric layer 5 and have a metal particle row 13 arranged along the surface 5a. The metal particle 13a has a particle diameter of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less, and the metal particle row 13 is separated from the surface 5a of the dielectric layer 5 by 0.4 μm or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、積層型のコンデンサに関する。   The present disclosure relates to a multilayer capacitor.

近年、積層型のコンデンサ(以下、コンデンサと表記する。)は、小型化および高容量化のために、誘電体層および内部電極層の薄層化が進展している(例えば、特許文献1を参照)。   In recent years, multilayer capacitors (hereinafter referred to as “capacitors”) have been made thinner in dielectric layers and internal electrode layers in order to reduce size and increase capacity (for example, see Patent Document 1). reference).

特開2011−132056号公報JP 2011-132056 A

本開示のコンデンサは、誘電体層と内部電極層とが交互に複数層積層されたコンデンサ本体を備えているコンデンサであって、前記誘電体層は複数の金属粒子を含んでおり、該複数の金属粒子は前記誘電体層の表面から離れた位置に、前記表面に沿って列を成す金属粒子列を有しているものである。   The capacitor according to the present disclosure is a capacitor including a capacitor body in which a plurality of dielectric layers and internal electrode layers are alternately stacked, and the dielectric layer includes a plurality of metal particles. The metal particles have metal particle rows forming rows along the surface at positions away from the surface of the dielectric layer.

本実施形態のコンデンサの構造を示すものであり、(a)は外観の斜視図、(b)は(a)のA−A線断面図、(c)は(a)のB−B線断面図である 。1 shows the structure of a capacitor according to the present embodiment, wherein (a) is a perspective view of the appearance, (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a), and (c) is a cross-sectional view taken along line BB in (a). FIG. 図1(c)のP部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the P section of FIG.1 (c) was expanded. 本実施形態のコンデンサの製造工程の一部を示すものであり、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを印刷したときの状態変化を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing a part of the manufacturing process of the capacitor of the present embodiment and showing a change in state when a conductor paste is printed on the surface of a ceramic green sheet.

従来より、コンデンサにおける誘電体層の薄層化はコンデンサの静電容量を高める重要な手段の一つとなっている。しかしながら、誘電体層の厚みが薄くなってくると絶縁性の低下に伴ってコンデンサの耐電圧が低下しやすくなる。本開示はこのような課題に対処したものであり、その目的は、静電容量が高く、かつ耐電圧の高いコンデンサを提供することにある。   Conventionally, the thinning of the dielectric layer in a capacitor has been one of the important means for increasing the capacitance of the capacitor. However, when the thickness of the dielectric layer is reduced, the withstand voltage of the capacitor is likely to decrease with a decrease in insulation. The present disclosure addresses such problems, and an object thereof is to provide a capacitor having a high capacitance and a high withstand voltage.

以下、本開示のコンデンサについて、図1および図2を基に説明する。図1は、本実施形態のコンデンサの構造を示すものであり、(a)は外観の斜視図、(b)は(a)のA−A線断面図、(c)は(a)のB−B線断面図である 。 図2は、図1(c)のP部を拡大した断面図である。   Hereinafter, the capacitor of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1A and 1B show the structure of a capacitor according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a perspective view of an appearance, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion P in FIG.

本実施形態のコンデンサは、コンデンサ本体1と、その端面に設けられた外部電極3とを備えている。コンデンサ本体1は、誘電体層5と内部電極層7とが交互に複数層積層されたものである。この場合、コンデンサ本体1は、静電容量を発現する容量部9と、容量部9を取り囲むように配置され、静電容量を発現しない非容量部11とで構成されている。   The capacitor of the present embodiment includes a capacitor body 1 and an external electrode 3 provided on the end surface thereof. The capacitor body 1 is formed by alternately laminating a plurality of dielectric layers 5 and internal electrode layers 7. In this case, the capacitor main body 1 includes a capacitance portion 9 that develops an electrostatic capacitance, and a non-capacitance portion 11 that is disposed so as to surround the capacitance portion 9 and does not develop an electrostatic capacitance.

ここで、本実施形態のコンデンサは、誘電体層5中に複数の金属粒子13aが列を成すように配置された金属粒子列13を有している。金属粒子列13は誘電体層5の表面5a(主面)から離れた位置に形成されている。金属粒子列13は誘電体層5の表面5aに沿うように配置されている。金属粒子列13というのは、金属粒子13aが隣接する金属粒
子13a同士で1μm以下の間隔で並んでいる状態のことを言う。
Here, the capacitor of this embodiment has the metal particle row | line | column 13 arrange | positioned in the dielectric material layer 5 so that the some metal particle 13a may comprise a row | line | column. The metal particle row 13 is formed at a position away from the surface 5 a (main surface) of the dielectric layer 5. The metal particle rows 13 are arranged along the surface 5 a of the dielectric layer 5. The metal particle row 13 refers to a state in which the metal particles 13a are arranged at intervals of 1 μm or less between adjacent metal particles 13a.

誘電体層5中に上記のような構成で金属粒子列13が形成されたコンデンサは、金属粒子列13が形成されていないコンデンサに比較して静電容量を高くすることができる。これは誘電体層5中に金属粒子列13が存在することにより、1層の誘電体層5を挟んで設けられている2つの内部電極層7の間に発生する静電容量に加えて、誘電体層5中の金属粒子列13と内部電極層7との間に発生する静電容量が加わることに起因していると考えられる。   A capacitor in which the metal particle rows 13 are formed in the dielectric layer 5 with the above configuration can have a higher capacitance than a capacitor in which the metal particle rows 13 are not formed. This is due to the presence of the metal particle rows 13 in the dielectric layer 5, in addition to the capacitance generated between the two internal electrode layers 7 provided across the one dielectric layer 5, This is considered to be due to the addition of the capacitance generated between the metal particle array 13 in the dielectric layer 5 and the internal electrode layer 7.

この場合、誘電体層5中に存在する金属粒子列13は、内部電極層7に接触すること無しに誘電体層5内に形成されている。このため誘電体層5を挟んで絶縁されている2つの内部電極層7間の距離は、金属粒子列13を有しない場合とほとんど変わらないものとなっている。そのため誘電体層5中に金属粒子列13が形成された場合でも、金属粒子列13が形成されていないコンデンサと同等の耐電圧を得ることができる。こうして耐電圧を維持したままで静電容量の高いコンデンサを得ることができる。このような特性の得られるコンデンサとしては、金属粒子列13を有する誘電体層5の層数比が10%以上あれば良い。   In this case, the metal particle rows 13 present in the dielectric layer 5 are formed in the dielectric layer 5 without contacting the internal electrode layer 7. For this reason, the distance between the two internal electrode layers 7 that are insulated with the dielectric layer 5 interposed therebetween is almost the same as the case where the metal particle row 13 is not provided. Therefore, even when the metal particle row 13 is formed in the dielectric layer 5, a withstand voltage equivalent to that of the capacitor in which the metal particle row 13 is not formed can be obtained. Thus, a capacitor having a high capacitance can be obtained while maintaining the withstand voltage. As a capacitor having such characteristics, the ratio of the number of the dielectric layers 5 having the metal particle rows 13 may be 10% or more.

上述したように、金属粒子列13は、誘電体層5の表面5aに沿うような状態で形成されているのが良い。金属粒子列13が誘電体層5の表面5aに沿う状態で形成されていると、誘電体層5を介して両表面5aに設けられている2つの内部電極層7から金属粒子13aまでの距離が一様なものになる。このため誘電体層5の内部に形成される電気力線の密度分布を一様なものにできる。これにより電界を印加することにより出力される電気特性(静電容量および耐電圧)のばらつきを小さくすることができる。この場合、金属粒子列13が誘電体層5の表面5aに沿う状態とは、金属粒子列13が誘電体層5の表面5aに沿った直線上に載るように配置されている状態のことを言う。具体的には、例えば、誘電体層5を断面視し、金属粒子列13の中で誘電体層5の表面5aから最も近い位置と最も離れた位置との距離の最大差が0.3μm以内にあるものを言う。この評価は金属粒子列13の中で長さが50μmの範囲とする複数の箇所を評価する。例えば、1層の誘電体層5の中で測定する箇所を3〜5箇所とし、このような評価をコンデンサ本体1を積層方向に3等分した各領域から抽出した1層の誘電体層5について行う。   As described above, the metal particle rows 13 are preferably formed in a state along the surface 5 a of the dielectric layer 5. When the metal particle row 13 is formed in a state along the surface 5a of the dielectric layer 5, the distance from the two internal electrode layers 7 provided on both surfaces 5a via the dielectric layer 5 to the metal particle 13a. Becomes uniform. For this reason, the density distribution of the electric lines of force formed inside the dielectric layer 5 can be made uniform. Thereby, the dispersion | variation in the electrical property (electrostatic capacity and withstand voltage) output by applying an electric field can be made small. In this case, the state in which the metal particle rows 13 are along the surface 5 a of the dielectric layer 5 is a state in which the metal particle rows 13 are arranged so as to be placed on a straight line along the surface 5 a of the dielectric layer 5. say. Specifically, for example, when the dielectric layer 5 is viewed in cross section, the maximum difference in distance between the closest position and the farthest position from the surface 5a of the dielectric layer 5 in the metal particle array 13 is within 0.3 μm. Say what is in. In this evaluation, a plurality of locations in the metal particle array 13 having a length in the range of 50 μm are evaluated. For example, the number of locations to be measured in one dielectric layer 5 is 3 to 5, and such evaluation is extracted from each region obtained by dividing the capacitor body 1 into three equal parts in the stacking direction. Do about.

また、金属粒子列13が誘電体層5中に存在する場合には、元々、誘電体層5の熱膨張係数が内部電極層7の熱膨張係数よりも小さいことから、誘電体層5の熱膨張係数を内部電極層7の熱膨張係数に近づけることが可能になる。これにより誘電体層5と内部電極層7との間の熱応力を小さくすることができる。その結果、コンデンサが急激な温度変化を受けるような環境に置かれた場合にもクラックなどが発生し難くなり、耐熱衝撃性を高めることができる。   When the metal particle row 13 is present in the dielectric layer 5, the thermal expansion coefficient of the dielectric layer 5 is originally smaller than the thermal expansion coefficient of the internal electrode layer 7. The expansion coefficient can be brought close to the thermal expansion coefficient of the internal electrode layer 7. Thereby, the thermal stress between the dielectric layer 5 and the internal electrode layer 7 can be reduced. As a result, even when the capacitor is placed in an environment where it undergoes a rapid temperature change, cracks and the like are less likely to occur, and the thermal shock resistance can be improved.

金属粒子列13の条件としては、金属粒子13aの粒径Dは平均で0.2〜0.4μmであるのが良い。また、金属粒子列13と誘電体層5の表面5aとの距離Wは0.4μm以上であるのが良い。距離Wが最大となるのは、金属粒子13aが誘電体層5の厚み方向の中央に位置したときである。また、金属粒子列13は、金属粒子13aの直径Dに対する、隣接している金属粒子13a同士の間隔wの比(W/D)が0.5〜2の範囲にあるのが良い。 As a condition of the metal particle row 13, the average particle diameter D of the metal particles 13a is preferably 0.2 to 0.4 μm. The distance W 1 between the metal particle row 13 and the surface 5a of the dielectric layer 5 is preferably 0.4 μm or more. The distance W 1 is maximized is when the metal particles 13a is positioned at the center in the thickness direction of the dielectric layer 5. Further, the metal particles columns 13, to the diameter D of the metal particles 13a, spacing ratio w 2 (W 2 / D) of the metal particles 13a each other adjacent good in the range of 0.5-2.

なお、金属粒子13aの粒径D、金属粒子列13と誘電体層5の表面5aとの距離W、金属粒子13a同士の間隔wおよびW/Dは、コンデンサ本体1の断面を走査電子顕微鏡により撮影した写真を用いて測定する。金属粒子13aの粒径Dは、コンデンサ本体1の断面から、例えば、長さ50μmの長さで金属粒子列13を抽出し、その金属粒子
列13に含まれる各金属粒子13aの最大径を測定し、平均値を求める。このような測定を同じ長さの金属粒子列13を3〜5箇所抽出し、その平均値を求めても良い。金属粒子列13と誘電体層5の表面5aとの距離Wおよび金属粒子13a同士の間隔WならびにW/Dについても、金属粒子13aの粒径Dを測定した金属粒子列13を用いる。
The particle diameter D of the metal particles 13a, the distance W 1 between the metal particle array 13 and the surface 5a of the dielectric layer 5, the interval w 2 between the metal particles 13a and W 2 / D scan the cross section of the capacitor body 1. Measure using a photograph taken with an electron microscope. The particle diameter D of the metal particles 13a is obtained by extracting the metal particle row 13 with a length of, for example, 50 μm from the cross section of the capacitor body 1, and measuring the maximum diameter of each metal particle 13a included in the metal particle row 13 And obtain the average value. Such measurement may be performed by extracting 3 to 5 metal particle rows 13 having the same length and obtaining an average value thereof. As for the distance W 1 between the metal particle array 13 and the surface 5a of the dielectric layer 5, the interval W 2 between the metal particles 13a and W 2 / D, the metal particle array 13 obtained by measuring the particle diameter D of the metal particles 13a is used. .

また、金属粒子列13は誘電体層5を平面視したときに、内部電極層7が形成されている領域と同じ面積に相当する領域に形成されているのが良い。この場合、金属粒子列13は、コンデンサの中で誘電体層5を挟んでいる2つの内部電極層7によって静電容量が発現される容量部9の部分だけでなく、静電容量を発現しない非容量部11の領域における誘電体層5の内部にも形成されているのが良い。これにより非容量部11においても誘電体層5の熱膨張係数を内部電極層7の熱膨張係数に近づけることができる。その結果、非容量部11の領域の熱応力を小さくすることが可能となり、耐熱衝撃性をさらに高めることができる。   The metal particle array 13 is preferably formed in a region corresponding to the same area as the region where the internal electrode layer 7 is formed when the dielectric layer 5 is viewed in plan. In this case, the metal particle row 13 does not express the capacitance as well as the portion of the capacitance portion 9 where the capacitance is expressed by the two internal electrode layers 7 sandwiching the dielectric layer 5 in the capacitor. It is preferable that the dielectric layer 5 is also formed in the region of the non-capacitance portion 11. Thereby, also in the non-capacitance part 11, the thermal expansion coefficient of the dielectric layer 5 can be made close to the thermal expansion coefficient of the internal electrode layer 7. As a result, it is possible to reduce the thermal stress in the region of the non-capacitance part 11 and to further improve the thermal shock resistance.

金属粒子列13はどのような厚みtの誘電体層5にも適用することが可能であるが、特に、誘電体層5の平均厚みが0.5〜3μmであり、また、内部電極層7の平均厚みが0.5〜2μmであるコンデンサに好適なものとなる。また、誘電体層5および内部電極層7の1単位を1層としたときの積層数が100層以上である多積層のコンデンサに適している。   The metal particle array 13 can be applied to the dielectric layer 5 having any thickness t. In particular, the average thickness of the dielectric layer 5 is 0.5 to 3 μm, and the internal electrode layer 7 This is suitable for capacitors having an average thickness of 0.5 to 2 μm. Further, it is suitable for a multi-layer capacitor in which the number of layers is 100 or more when one unit of the dielectric layer 5 and the internal electrode layer 7 is one layer.

誘電体層5を形成するための材料としては、例えば、強誘電性を示すチタン酸バリウムを主成分とする誘電体材料が好適なものとなるが、これに限らず、酸化チタン、チタン酸ストロンチウムおよびチタン酸カルシウムなど常誘電性を示す誘電体材料でも同様の効果を得ることができる。なお、上記した主成分に対して、所望の誘電特性に合わせて、例えば、マグネシウム、希土類元素およびマンガンの各酸化物を含ませて用いるのが良い。   As a material for forming the dielectric layer 5, for example, a dielectric material mainly composed of barium titanate exhibiting ferroelectricity is suitable, but not limited thereto, titanium oxide, strontium titanate. Similar effects can be obtained with dielectric materials exhibiting paraelectric properties such as calcium titanate. The main component described above may be used by including, for example, magnesium, rare earth element and manganese oxides in accordance with desired dielectric characteristics.

内部電極層7および外部電極3に好適な材料としては、銀、パラジウムなどの貴金属材料の他、ニッケル、銅などの卑金属材料を挙げることができる。   Suitable materials for the internal electrode layer 7 and the external electrode 3 include base metal materials such as nickel and copper, as well as noble metal materials such as silver and palladium.

次に、本実施形態のコンデンサの製造方法について説明する。本実施形態のコンデンサは、内部電極パターンを形成するための導体ペーストとして、以下に示す導体ペーストを用いる以外は、コンデンサの慣用的な製造方法によって作製できる。本実施形態のコンデンサを製造においては、導体ペーストとして、セラミックグリーンシートの表面に内部電極パターンを形成したときに、導体ペーストに含ませた溶剤がセラミックグリーンシートの特定の厚みの領域において高い割合でシートアタックを発生させるものを用いる。後述する実施例を例に取ると、セラミックグリーンシート21に含ませる樹脂としてブチラール系樹脂を用いたときに、導体ペーストとしてブチルセロソルブを含ませたものを用いるのが良い。   Next, a method for manufacturing the capacitor of this embodiment will be described. The capacitor of this embodiment can be manufactured by a conventional method for manufacturing a capacitor, except that the conductor paste shown below is used as a conductor paste for forming the internal electrode pattern. In the production of the capacitor of the present embodiment, when the internal electrode pattern is formed on the surface of the ceramic green sheet as the conductor paste, the solvent contained in the conductor paste is high in a specific thickness region of the ceramic green sheet. A material that generates a sheet attack is used. Taking an example to be described later as an example, when a butyral resin is used as the resin to be included in the ceramic green sheet 21, it is preferable to use a conductive paste containing butyl cellosolve.

図3は、本実施形態のコンデンサの製造工程の一部を示すものであり、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを印刷したときの状態変化を示す断面模式図である。図3に示すように、本実施形態のコンデンサを製造する場合には、セラミックグリーンシート21の表面に導体ペーストを印刷して内部電極パターン23を形成した後に、セラミックグリーンシート21の表面から所定の深さに導体ペーストの一部が侵入した侵入部25がセラミックグリーンシート21の表面付近に形成される。これを利用して誘電体層5内に金属粒子13aが並んだ金属粒子列13を形成することができる。この場合、金属粒子13aは、内部電極パターンに含まれる金属粉末に由来している。本実施形態のコンデンサは、導体ペーストを構成する金属粉末に対する溶媒の含有量、導体ペーストに含ませる溶媒の組合せ、セラミックグリーンシート21に含まれる樹脂と導体ペーストに含まれる溶媒との組合せ等を調整することによって得ることができる。セラミックグリーンシート
21に含まれる樹脂に対して、導体ペーストに含まれる溶媒の組合せまたは溶媒の含有量によっては、セラミックグリーンシート21が過度に溶解して、セラミックグリーンシート21が形状を保てなったりセラミックグリーンシート21が溶解し難いために、セラミックグリーンシート21内に侵入部15が形成されない場合がある。金属粒子13aは、導体ペーストに含ませた金属粉末が2個以上で焼結した焼結粒子とともに、金属粉末が単独のまま加熱された状態となっている。以下、実施例にて詳細に説明する。
FIG. 3 shows a part of the manufacturing process of the capacitor of this embodiment, and is a schematic cross-sectional view showing a state change when a conductor paste is printed on the surface of the ceramic green sheet. As shown in FIG. 3, when manufacturing the capacitor of the present embodiment, a conductive paste is printed on the surface of the ceramic green sheet 21 to form the internal electrode pattern 23, and then a predetermined amount is applied from the surface of the ceramic green sheet 21. An intrusion portion 25 in which a part of the conductor paste intrudes into the depth is formed near the surface of the ceramic green sheet 21. By utilizing this, the metal particle row 13 in which the metal particles 13a are arranged in the dielectric layer 5 can be formed. In this case, the metal particles 13a are derived from the metal powder contained in the internal electrode pattern. The capacitor of this embodiment adjusts the content of the solvent with respect to the metal powder constituting the conductor paste, the combination of the solvent included in the conductor paste, the combination of the resin included in the ceramic green sheet 21 and the solvent included in the conductor paste, and the like. Can be obtained. Depending on the combination of solvents contained in the conductor paste or the content of the solvent, the ceramic green sheet 21 may be excessively dissolved and the shape of the ceramic green sheet 21 may be maintained. Since the ceramic green sheet 21 is difficult to dissolve, the intrusion portion 15 may not be formed in the ceramic green sheet 21. The metal particles 13a are in a state where the metal powder is heated as it is alone, together with sintered particles obtained by sintering two or more metal powders included in the conductor paste. Hereinafter, the embodiment will be described in detail.

以下、コンデンサを具体的に作製して特性評価を行った。まず、誘電体粉末を調製するための原料粉末として、チタン酸バリウム粉末(BaTiO)、炭酸マグネシウム粉末(MgCO)、酸化ディスプロシウム粉末(Dy)、炭酸マンガン粉末(MnCO)およびガラス粉末(SiO=55、BaO=20、CaO=15、Li=10(モル%))およびを準備した。誘電体粉末は、チタン酸バリウム粉末100モルに対して、酸化マグネシウム粉末(MgO)をMgO換算で0.8モル、酸化ディスプロシウム粉末(Dy)を0.8モル、MnCO粉末をMnO換算で0.3モル添加し、さらにガラス成分(SiO−BaO−CaO系のガラス粉末)をチタン酸バリウム粉末100質量部に対して1質量部添加した組成とした。 Hereinafter, the capacitor was specifically produced and the characteristics were evaluated. First, as raw material powder for preparing dielectric powder, barium titanate powder (BaTiO 3 ), magnesium carbonate powder (Mg 2 CO 3 ), dysprosium oxide powder (Dy 2 O 3 ), manganese carbonate powder (MnCO) 3 ) and glass powder (SiO 2 = 55, BaO = 20, CaO = 15, Li 2 O 3 = 10 (mol%)) and were prepared. The dielectric powder is 0.8 mol of magnesium oxide powder (MgO) in terms of MgO, 0.8 mol of dysprosium oxide powder (Dy 2 O 3 ), and MnCO 3 powder with respect to 100 mol of barium titanate powder. Was added in an amount of 0.3 mol in terms of MnO, and 1 part by mass of a glass component (SiO 2 —BaO—CaO-based glass powder) was added to 100 parts by mass of the barium titanate powder.

上記した誘電体粉末に有機ビヒクルを混合し調製したスラリーを用いてドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを作製した。セラミックグリーンシートを調製する際の有機ビヒクルに含ませる樹脂としてはブチラール系樹脂を用いた。ブチラール系樹脂の添加量は誘電体粉末100質量部に対して10質量部とした。溶媒にはエチルアルコールとトルエンとを1:1で混合した溶媒を用いた。   A ceramic green sheet was prepared by a doctor blade method using a slurry prepared by mixing an organic vehicle with the above-described dielectric powder. A butyral resin was used as the resin to be included in the organic vehicle when preparing the ceramic green sheet. The amount of butyral resin added was 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dielectric powder. As the solvent, a solvent in which ethyl alcohol and toluene were mixed at a ratio of 1: 1 was used.

内部電極パターンを形成するための導体ペースト用の金属としてはニッケル粉末を用いた。導体ペーストを調製するための樹脂としてはエチルセルロースを用いた。エチルセルロースの添加量はニッケル粉末100質量部に対して5質量部とした。溶媒としてはジヒドロターピネオール系溶媒とブチルセロソルブとを混合して用いた。表1にジヒドロターピネオール系溶媒とブチルセロソルブとの比率(質量部)を示した。   Nickel powder was used as the metal for the conductor paste for forming the internal electrode pattern. Ethyl cellulose was used as the resin for preparing the conductor paste. The amount of ethyl cellulose added was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of nickel powder. As the solvent, a dihydroterpineol solvent and butyl cellosolve were mixed and used. Table 1 shows the ratio (parts by mass) of the dihydroterpineol solvent and butyl cellosolve.

次に、作製したセラミックグリーンシートに導体ペーストを印刷してパターンシートを作製した。表1には、導体ペーストに由来する侵入部を有するパターンシートの位置を示した。表において中段領域とは、容量部の270層の誘電体層を積層方向に、上段領域、中段領域および下段領域と3等分したときに、積層方向の中段領域(90層分)に侵入部を有するパターンシートを適用させたものである。侵入部を有しないパターンシートには試料No.1の試料作製に用いたパターンシートを使用した。   Next, a conductive paste was printed on the produced ceramic green sheet to produce a pattern sheet. Table 1 shows the position of the pattern sheet having the intrusion portion derived from the conductor paste. In the table, the middle region refers to an intrusion portion in the middle region (90 layers) in the stacking direction when the 270 dielectric layers of the capacitor section are equally divided into the upper region, the middle region, and the lower region in the stacking direction. A pattern sheet having the above is applied. Sample No. is included in the pattern sheet having no intrusion portion. The pattern sheet used for sample preparation 1 was used.

次に、作製したパターンシートを270層積層してコア積層体を作製した。次いで、コア積層体の上面側および下面側にセラミックグリーンシートをそれぞれ重ねて母体積層体を作製した。この後、母体積層体を切断してコンデンサ本体の成形体を作製した。   Next, 270 layers of the produced pattern sheets were laminated to produce a core laminate. Next, the ceramic green sheets were respectively stacked on the upper surface side and the lower surface side of the core laminated body to produce a mother laminated body. Thereafter, the base laminate was cut to produce a capacitor body molded body.

次に、作製したコンデンサ本体の成形体を焼成してコンデンサ本体を作製した。本焼成は、水素−窒素中、昇温速度を900℃/hとし、最高温度を1080℃に設定した条件で焼成した。この焼成にはローラーハースキルンを用いた。   Next, the capacitor body was produced by firing the produced body of the capacitor body. The main baking was carried out in hydrogen-nitrogen under the conditions that the temperature rising rate was 900 ° C./h and the maximum temperature was set to 1080 ° C. A roller hearth kiln was used for this baking.

次に、作製したコンデンサ本体に対して再酸化処理を行った。再酸化処理の条件は、窒素雰囲気中、最高温度を1000℃に設定し、保持時間を5時間とした。   Next, reoxidation treatment was performed on the manufactured capacitor body. The conditions for the reoxidation treatment were set to a maximum temperature of 1000 ° C. and a holding time of 5 hours in a nitrogen atmosphere.

得られたコンデンサ本体のサイズは、3.2mm×1.6mm×1.6mm、誘電体層の平均厚みは2.8μmであった。内部電極層の平均厚みは0.8μmであった。作製し
たコンデンサの静電容量の設計値は10μFに設定した。
The size of the obtained capacitor body was 3.2 mm × 1.6 mm × 1.6 mm, and the average thickness of the dielectric layer was 2.8 μm. The average thickness of the internal electrode layer was 0.8 μm. The design value of the capacitance of the produced capacitor was set to 10 μF.

次に、コンデンサ本体をバレル研磨した後、コンデンサ本体の両端部に外部電極ペーストを塗布し、800℃の温度にて焼き付けを行って外部電極を形成した。外部電極ペーストは、Cu粉末およびガラスを添加したものを用いた。その後、電解バレル機を用いて、この外部電極の表面に順にNiメッキ及びSnメッキを形成してコンデンサを得た。   Next, after barrel-polishing the capacitor body, an external electrode paste was applied to both ends of the capacitor body and baked at a temperature of 800 ° C. to form external electrodes. The external electrode paste used was added with Cu powder and glass. Thereafter, using an electrolytic barrel machine, Ni plating and Sn plating were sequentially formed on the surface of the external electrode to obtain a capacitor.

次に、作製したコンデンサについて以下の評価を行った。まず、コンデンサを鏡面研磨して、図1(b)に示すような断面を露出させ、誘電体層中に存在する金属粒子列の状態を観察した。表1に各値を示した。表1に示した各値はコンデンサ本体の断面の積層方向の中央部かつ長手方向(L寸断面)の中央部の20μm×20μmの範囲を3箇所観察して測定した値の平均値である。金属粒子の粒径Dは、コンデンサ本体の断面から、長さ50μmの長さで金属粒子列を抽出し、その金属粒子列に含まれる各金属粒子の最大径を測定し、平均値を求めた。金属粒子列と誘電体層の表面との距離Wおよび金属粒子13a同士の間隔WならびにW/Dについても金属粒子の粒径Dを測定した金属粒子列13を用いた。コンデンサ本体の断面の全体について測定する場合には、コンデンサ本体の断面を3等分した各領域から同じ面積(20μm×20μm)の範囲を1箇所づつ抽出し、上記と同様の方法を用いて測定した。 Next, the following evaluation was performed on the fabricated capacitor. First, the capacitor was mirror-polished to expose a cross section as shown in FIG. 1B, and the state of the metal particle rows present in the dielectric layer was observed. Table 1 shows each value. Each value shown in Table 1 is an average value of values measured by observing three ranges of 20 μm × 20 μm in the central portion in the stacking direction of the cross section of the capacitor body and the central portion in the longitudinal direction (L-shaped cross section). The particle size D of the metal particles was obtained by extracting a metal particle array with a length of 50 μm from the cross section of the capacitor body, measuring the maximum diameter of each metal particle contained in the metal particle array, and obtaining an average value. . The metal particle array 13 in which the particle diameter D of the metal particles was measured was also used for the distance W 1 between the metal particle array and the surface of the dielectric layer, the interval W 2 between the metal particles 13a, and W 2 / D. When measuring the entire cross section of the capacitor body, the same area (20 μm × 20 μm) is extracted from each region obtained by dividing the cross section of the capacitor body into three equal parts, and measured using the same method as above. did.

作製したコンデンサのうち、導体ペーストに由来する侵入部がセラミックグリーンシートの表面付近に形成されるように調整したパターンシートを用いて作製した誘電体層にはいずれにも金属粒子列が形成されていた。また、金属粒子列は容量部側とともに非容量部側にも存在するものであった。   Among the produced capacitors, metal particle arrays are formed in any dielectric layer produced using a pattern sheet prepared so that the intrusion portion derived from the conductive paste is formed near the surface of the ceramic green sheet. It was. Moreover, the metal particle row was present on the non-capacity part side as well as the capacity part side.

次に、誘電特性については、直流電圧を印加しない条件(交流電圧0.5V、周波数1kHz)での静電容量を測定した。試料数は30個とし、平均値を求めた。   Next, with respect to the dielectric characteristics, the capacitance was measured under the condition that no DC voltage was applied (AC voltage 0.5 V, frequency 1 kHz). The number of samples was 30 and the average value was obtained.

耐電圧は、昇圧速度を5V/秒(昇圧1)として測定した。試料数は30個とし、平均値を求めた。   The withstand voltage was measured at a boosting speed of 5 V / sec (boost 1). The number of samples was 30 and the average value was obtained.

耐熱衝撃試験は、温度を305℃(ΔT=280℃)に設定した半田槽を用いて、コンデンサを1秒間浸漬する条件で行った。試験後の試料を実体顕微鏡を用いて観察し、クラックの有無を評価した。試料数は100個とした。クラックの発生した個数割合を表1に示した。   The thermal shock test was performed under the condition that the capacitor was immersed for 1 second using a solder bath whose temperature was set to 305 ° C. (ΔT = 280 ° C.). The sample after the test was observed using a stereomicroscope to evaluate the presence or absence of cracks. The number of samples was 100. The number ratio of cracks is shown in Table 1.

Figure 2018200979
Figure 2018200979

表1から明らかなように、誘電体層中に金属粒子列が存在する試料(試料No.2〜6)は、耐電圧が368〜375Vであるときに、静電容量が10.2〜12.3μFであった。また、これらの試料は耐熱衝撃試験での不良率が1/100個以下であった。   As is clear from Table 1, the samples (sample Nos. 2 to 6) in which the metal particle rows are present in the dielectric layer have a capacitance of 10.2 to 12 when the withstand voltage is 368 to 375 V. 3 μF. Further, these samples had a defective rate of 1/100 or less in the thermal shock test.

また、これらの試料の中で、試料No.3〜6は、耐電圧が368〜370Vであるときに、静電容量が11.8〜12.3μFであった。また耐熱衝撃試験での不良が見られなかった。   Among these samples, sample No. 3 to 6 had a capacitance of 11.8 to 12.3 μF when the withstand voltage was 368 to 370 V. Further, no defect was found in the thermal shock test.

これに対し、誘電体層中に金属粒子列を有しない試料(試料No.1)は、耐電圧が380Vであったものの、静電容量が9.8μFであった。   In contrast, the sample (sample No. 1) having no metal particle array in the dielectric layer had a withstand voltage of 380 V, but had a capacitance of 9.8 μF.

1・・・・・・・・・・コンデンサ本体
3・・・・・・・・・・外部電極
5・・・・・・・・・・誘電体層
7・・・・・・・・・・内部電極層
9・・・・・・・・・・容量部
11・・・・・・・・・非容量部
13・・・・・・・・・金属粒子列
13a・・・・・・・・金属粒子
21・・・・・・・・・セラミックグリーンシート
23・・・・・・・・・内部電極パターン
25・・・・・・・・・侵入部
1... Capacitor body 3... External electrode 5... Dielectric layer 7.・ Internal electrode layer 9... Capacitance part 11... Non-capacitance part 13. .... Metal particles 21 ..... Ceramic green sheet 23 ..... Internal electrode pattern 25 ..... Intrusion part

Claims (6)

誘電体層と内部電極層とが交互に複数層積層されたコンデンサ本体を備えているコンデンサであって、前記誘電体層は複数の金属粒子を含んでおり、該複数の金属粒子は前記誘電体層の表面から離れた位置に、前記表面に沿って列を成す金属粒子列を有している、コンデンサ。   A capacitor comprising a capacitor body in which a plurality of dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated, wherein the dielectric layer includes a plurality of metal particles, and the plurality of metal particles are the dielectric material. A capacitor having a row of metal particles forming a row along the surface at a position away from the surface of the layer. 前記金属粒子は、粒径が0.2μm以上0.4μm以下である、請求項1に記載のコンデンサ。   The capacitor according to claim 1, wherein the metal particles have a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less. 前記金属粒子列は、前記誘電体層の表面との距離Wが0.4μm以上である、請求項1または2に記載のコンデンサ。 3. The capacitor according to claim 1, wherein the metal particle array has a distance W 1 to the surface of the dielectric layer of 0.4 μm or more. 前記金属粒子列は、金属粒子の直径Dと隣接している金属粒子同士の間隔Wとの比(W/D)が0.5以上2以下である、請求項1乃至3のうちいずれかに記載のコンデンサ。 4. The metal particle array according to claim 1, wherein a ratio (W 2 / D) between the metal particle diameter D and a distance W 2 between adjacent metal particles is 0.5 or more and 2 or less. Capacitor according to the above. 前記コンデンサ本体1が、前記誘電体層と前記内部電極層とで構成され、静電容量を発現する容量部と、該容量部を取り囲むように配置され、静電容量を発現しない非容量部とを有しており、前記金属粒子列は、前記非容量部を構成する前記誘電体層内にも存在する、請求項1乃至4のうちいずれかに記載のコンデンサ。   The capacitor body 1 is composed of the dielectric layer and the internal electrode layer, and has a capacitance portion that expresses capacitance, and a non-capacitance portion that is arranged so as to surround the capacitance portion and does not express capacitance. 5. The capacitor according to claim 1, wherein the metal particle row is also present in the dielectric layer constituting the non-capacitance portion. 前記金属粒子列が前記内部電極層に挟まれている全ての前記誘電体層中に存在する、請求項1乃至5のうちいずれかに記載のコンデンサ。   The capacitor according to claim 1, wherein the metal particle row is present in all the dielectric layers sandwiched between the internal electrode layers.
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